CN112126201B - 一种无卤阻燃增强pet复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种无卤阻燃增强pet复合材料及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112126201B
CN112126201B CN202011061418.5A CN202011061418A CN112126201B CN 112126201 B CN112126201 B CN 112126201B CN 202011061418 A CN202011061418 A CN 202011061418A CN 112126201 B CN112126201 B CN 112126201B
Authority
CN
China
Prior art keywords
modified
parts
halogen
retardant
free flame
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011061418.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112126201A (zh
Inventor
陈婷
张青海
吕明旭
林鸿裕
汪扬涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liming Vocational University
Original Assignee
Liming Vocational University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liming Vocational University filed Critical Liming Vocational University
Priority to CN202011061418.5A priority Critical patent/CN112126201B/zh
Publication of CN112126201A publication Critical patent/CN112126201A/zh
Priority to PCT/CN2021/119219 priority patent/WO2022068621A1/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112126201B publication Critical patent/CN112126201B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2201/00—Properties
    • C08L2201/22—Halogen free composition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/03—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend
    • C08L2205/035—Polymer mixtures characterised by other features containing three or more polymers in a blend containing four or more polymers in a blend

Abstract

本发明公开一种无卤阻燃增强PET复合材料，包括如下重量份的原料：70～80份PET、20～30份增韧剂、15～20份改性无卤阻燃剂、3～8份改性阻燃协效剂、5～10份改性碳纤维、0.1～0.5份抗氧剂、0.2～1份润滑剂和0.1～0.5份抗水解剂，所述改性无卤阻燃剂为三聚氰胺磷酸盐与有机碳源的复配物，所述改性阻燃协效剂为PGMA接枝改性的蒙脱土，所述改性碳纤维为经过氧化处理的碳纤维。本发明还公开一种无卤阻燃增强PET复合材料的制备方法，制备方法简单方便，易于实现，制得的无卤阻燃增强PET复合材料，不仅具有良好的阻燃性能，还具有较强的强度和韧性，所制得的PET复合材料无毒、无烟，满足阻燃领域的使用要求。

Description

一种无卤阻燃增强PET复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，具体涉及的是一种无卤阻燃增强PET复合材料及其制备方法。
背景技术
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)有着其他工程材料不可比拟的诸多优势，如很好的抗腐蚀性、较好的耐疲劳性和较好的力学性能等，因而被广泛应用在汽车器件领域，但PET本身易燃、性脆，而汽车器件对材料的阻燃性能、强度、韧性等提出了很高的要求。
因此，采用PET作为汽车器件材料具有很好的应用前景，但还需解决其阻燃性、强度、韧性不足等问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无卤阻燃增强PET复合材料及其制备方法，获得阻燃性好、刚性提高、韧性增强的PET复合材料，该PET复合材料的综合性能更好、应用范围更广。
为了达成上述目的，本发明的解决方案是：
一种无卤阻燃增强PET复合材料，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002712494410000011
Figure BDA0002712494410000021
所述改性无卤阻燃剂为三聚氰胺磷酸盐与有机碳源的复配物，所述改性阻燃协效剂为PGMA(聚甲基丙烯酸缩水甘油酯)接枝改性的蒙脱土，所述改性碳纤维为经过氧化处理的碳纤维。
所述增韧剂为乙烯-辛烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(POE-g-GMA)、聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(PE-g-GMA)、苯乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物(SGMA)和乙烯辛烯接枝马来酸酐共聚物(POE-g-MAH)中的至少一种。
所述改性无卤阻燃剂中三聚氰胺磷酸盐与有机碳源按质量比2:3～3:4复配而成，所述有机碳源为季戊四醇、乙二醇和酚醛树脂中的至少一种。
所述抗氧剂为四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(抗氧剂1010)、三(壬基苯基)亚磷酸酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯(抗氧剂168)和2,5-二特丁基对苯二酚中的至少一种。
所述润滑剂为天然石蜡、季戊四醇硬脂酸酯(PETS)、聚乙烯蜡、液体石蜡和微晶石中的至少一种。
所述抗水解剂为炭黑、N,N'-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺和聚碳化二亚胺中的至少一种。
一种无卤阻燃增强PET复合材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、先制备所述改性无卤阻燃剂；
步骤2、然后制备所述改性阻燃协效剂；
步骤3、然后制备所述改性碳纤维；
步骤4、按照配方比例，然后将PET、增韧剂、改性碳纤维、改性无卤阻燃剂、改性阻燃协效剂、抗氧剂、润滑剂和抗水解剂置于高速混合机中混合均匀，得到混合料；
步骤5、然后将所述混合料加入转矩流变仪中进行熔融，熔融的温度为260～265℃，转子转速为50～60r/min，熔融的时间为10～15min；
步骤6、最后将熔融后的混合料热压成型，热压温度为260～265℃，熔融的时间为5～7min，热压的时间为10～15min，保温的时间为10～15min，得到所述无卤阻燃增强PET复合材料。
步骤1中，所述改性无卤阻燃剂的制备方法为：
(1)三聚氰胺磷酸盐的合成：称取25～35份苯乙基磷酸，加入到200～300份去离子水中，升温至95～100℃，再加入18～25份三聚氰胺，在磁力搅拌下保温1.5～2h，然后经过冷却、过滤，干燥，得所述三聚氰胺磷酸盐；
(2)所述改性无卤阻燃剂的复配：按质量比2:3～3:4，将制得的三聚氰胺磷酸盐(MP)与有机碳源复配备用。
步骤2中，所述改性阻燃协效剂的制备方法为：
(1)蒙脱土的处理：将15～25份蒙脱土置于400～500份去离子水中，超声振动1～1.5h以扩大蒙脱土的层间距，经去离子水多次重复洗涤并过滤后，在90～100℃烘箱中干燥10～12h，得到所述蒙脱土，备用；
(2)PGMA接枝改性的蒙脱土制备：将5～10g步骤(1)得到的蒙脱土加入到200～300份去离子水中，在30～40rpm的转速下机械搅拌10～12h，然后在反应体系中鼓入N2以形成N2气氛，继续搅拌1～2h后在反应体系中加入8～15份甲基丙烯酸缩水甘油酯单体和5～10份季铵盐类乳化剂，持续搅拌1h，然后在70～80℃下加入0.06～0.09份引发剂，反应1～2h后，继续缓慢匀速滴入18～23份甲基丙烯酸缩水甘油酯单体，2～3h内滴完后，继续反应40～50min，反应结束后，将反应液冷却至室温后，转移至离心管中离心1～1.5h，将离心沉淀物溶于四氢呋喃中，再离心分离40～50min，如此反复3次，以除去残余的甲基丙烯酸缩水甘油酯单体、季铵盐类乳化剂和未接枝在蒙脱土表面的PGMA，最后，将离心沉淀物用无水乙醇洗涤3～5次，在90～100℃下干燥10～12h，即得到PGMA接枝改性的蒙脱土，作为所述改性阻燃协效剂备用。
所述季铵盐类乳化剂为双十二烷基二甲基-γ-双季铵盐、十八烷基三甲基氯化铵(季铵盐1831)、十二烷基二甲基苄基氯化铵(季铵盐1227)和十八烷基二甲基苄基氯化铵(季铵盐1827)中的至少一种，所述引发剂为过硫酸钾和过硫酸铵中的至少一种。
步骤3中，所述改性碳纤维的制备方法，包括以下步骤：
(1)碳纤维的预处理：将碳纤维在35～40℃的溶剂中浸泡20～24h，再用去离子水反复洗涤多次，于70～80℃下干燥4～5h，得到预处理后的碳纤维；
(2)碳纤维的氧化处理：将预处理后的碳纤维在80～110℃的强氧化剂中反应2～5h，待反应结束后，用去离子水洗涤表面被氧化的碳纤维至pH值为6～7，于70～80℃下干燥4～5h，得到所述改性碳纤维；
所述强氧化剂为浓硫酸、浓硝酸、次氯酸和高锰酸钾中的一种或多种以任意混合比混合而成，所述溶剂为丙酮、甲苯和二甲苯中的一种或多种以任意混合比混合而成。
采用上述技术方案后，本发明一种无卤阻燃增强PET复合材料，具有以下有益效果：
一是通过添加三聚氰胺磷酸盐(MP)与有机碳源的复配物作为改性无卤阻燃剂，添加PGMA接枝改性的蒙脱土作为改性阻燃协效剂。
MP在该阻燃体系中作为酸源、气源，使PET聚合物在燃烧中脱水炭化并最终覆盖在聚合物表面，从而阻碍氧气和热量与内部的聚合物的接触；通过MP和有机碳源的复配可有效改善MP吸湿性大的问题；加入改性后的蒙脱土接枝物作为改性阻燃协效剂，可以促进体系燃烧时形成更加稳定和致密的炭层，提高复合材料的阻燃和阻燃抑烟性能。另外，选用的复配阻燃剂中含有苯乙基，PET分子链中也含有苯乙基，能提高阻燃剂与PET分子链的相容性，同时阻燃协效剂中含有GMA官能团，能与PET上的端羧基和端烃基反应，也解决了阻燃协效剂与PBT相容性较差的问题，提高了PET基材与阻燃剂间的相互作用力，从而在提高材料阻燃性能的同时，也改善了阻燃剂与材料的相容性问题。此外，由于阻燃剂与聚合物间具有较好的界面作用力，使得复合材料仍保持着较好的力学性能。
二是通过添加与PET相容性较好的改性碳纤维，使PET复合材料的力学性能得到进一步提升，同时防止该PET复合材料作为阻燃剂使用时出现灯芯效应。
三是最终本发明制得的无卤阻燃增强PET复合材料，不仅具有良好的阻燃性能，还具有较强的强度和韧性，所制得的PET复合材料无毒、无烟，满足阻燃领域的使用要求。
进一步，本发明一种无卤阻燃增强PET复合材料的制备方法，制备方法简单方便，易于实现，具有重要的实际应用价值。
进一步，本发明采用的增韧剂的分子链中含有可与PET反应的官能团，当增韧剂为接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物时，增韧剂中的环氧基团可与PET上的端羧基和端烃基反应；当增韧剂为接枝马来酸酐共聚物时，增韧剂中的马来酸酐基团可与PET上的烃基反应。因此，选用的增韧剂不仅能起到增韧作用，也能同时改善增韧剂与PET相容性不足的问题，从而最大限度地起到增韧效果。
具体实施方式
为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。
实施例1
一种无卤阻燃增强PET复合材料，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002712494410000061
其中，改性无卤阻燃剂为三聚氰胺磷酸盐与季戊四醇的复配物，改性阻燃协效剂为PGMA接枝改性的蒙脱土，改性碳纤维为经过氧化处理的碳纤维。
该无卤阻燃增强PET复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、制备改性无卤阻燃剂：
(1)三聚氰胺磷酸盐的合成：称取31份苯乙基磷酸置于500mL圆底烧瓶中，再加入200份去离子水，升温至100℃，再加入21份三聚氰胺，在磁力搅拌下保温2h，然后经过冷却、过滤，干燥，得三聚氰胺磷酸盐；
(2)改性无卤阻燃剂的复配：按质量比2:3，将制得的三聚氰胺磷酸盐(MP)与季戊四醇复配备用；
步骤2、然后制备改性阻燃协效剂：
(1)蒙脱土的处理：将20份蒙脱土置于500份去离子水中，超声振动1h以扩大蒙脱土的层间距，经去离子水多次重复洗涤并过滤后，在90℃烘箱中干燥12h，得到蒙脱土，备用；
(2)PGMA接枝改性的蒙脱土制备：在500mL四口烧瓶中加入5份步骤(1)得到的蒙脱土和200份去离子水，在30rpm的转速下机械搅拌12h，然后在反应体系中鼓入N2以形成N2气氛，继续搅拌1h后在反应体系中加入10份甲基丙烯酸缩水甘油酯单体和5份季铵盐1831，持续搅拌1h，然后在70℃下加入0.06份过硫酸钾，反应1h后，在四口烧瓶上的恒压滴液漏斗中继续缓慢匀速滴入20份甲基丙烯酸缩水甘油酯单体，3h内滴完后，继续反应40min，反应结束后，将反应液冷却至室温后，转移至离心管中离心1h，将离心沉淀物溶于四氢呋喃中，再离心分离40min，如此反复3次，以除去残余的甲基丙烯酸缩水甘油酯单体、季铵盐1831和未接枝在蒙脱土表面的PGMA，最后，将离心沉淀物用无水乙醇洗涤5次，在100℃下干燥12h，即得到PGMA接枝改性的蒙脱土，作为改性阻燃协效剂备用；
步骤3、然后制备改性碳纤维：
(1)碳纤维的预处理：将碳纤维在35℃的丙酮中浸泡20h，再用去离子水反复洗涤多次，于70℃下干燥5h，得到预处理后的碳纤维；
(2)碳纤维的氧化处理：将预处理后的碳纤维在80℃的浓硫酸中反应2h，浓硫酸的用量以将碳纤维完全淹没为宜，待反应结束后，用去离子水洗涤表面被氧化的碳纤维至pH值为6～7，于70℃下干燥5h，得到改性碳纤维；
步骤4、按照配方比例，然后将经过真空干燥后的PET、POE-g-GMA、改性碳纤维、改性无卤阻燃剂、改性阻燃协效剂与抗氧剂1010、润滑剂聚乙烯蜡和抗水解剂聚碳化二亚胺置于高速混合机中混合均匀，得到混合料；
步骤5、然后将混合料加入转矩流变仪中进行熔融，熔融的温度为260℃，转子转速为50r/min，熔融的时间为10min；
步骤6、最后将熔融后的混合料热压成型，热压温度为265℃，熔融的时间为5min，热压的时间为10min，保温的时间为15min，得到无卤阻燃增强PET复合材料。
实施例2
一种无卤阻燃增强PET复合材料，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002712494410000081
其中，改性无卤阻燃剂为三聚氰胺磷酸盐与乙二醇的复配物，改性阻燃协效剂为PGMA(聚甲基丙烯酸缩水甘油酯)接枝改性的蒙脱土，改性碳纤维为经过氧化处理的碳纤维。
该无卤阻燃增强PET复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、制备改性无卤阻燃剂：
(1)三聚氰胺磷酸盐的合成：称取28份苯乙基磷酸置于500mL圆底烧瓶中，再加入250份去离子水，升温至95℃，再加入18份三聚氰胺，在磁力搅拌下保温1.5h，然后经过冷却、过滤，干燥，得三聚氰胺磷酸盐；
(2)改性无卤阻燃剂的复配：按质量比2:3，将制得的三聚氰胺磷酸盐(MP)与乙二醇复配备用；
步骤2、然后制备改性阻燃协效剂：
(1)蒙脱土的处理：将18份蒙脱土置于400份去离子水中，超声振动1.5h以扩大蒙脱土的层间距，经去离子水多次重复洗涤并过滤后，在95℃烘箱中干燥10h，得到蒙脱土，备用；
(2)PGMA接枝改性的蒙脱土制备：在500mL四口烧瓶中加入7份步骤(1)得到的蒙脱土和250份去离子水，在35rpm的转速下机械搅拌12h，然后在反应体系中鼓入N2以形成N2气氛，继续搅拌1.5h后在反应体系中加入10份甲基丙烯酸缩水甘油酯单体和5份季铵盐1227，持续搅拌1h，然后在70℃下加入0.07份过硫酸铵，反应1h后，在四口烧瓶上的恒压滴液漏斗中继续缓慢匀速滴入20份甲基丙烯酸缩水甘油酯单体，3h内滴完后，继续反应40min，反应结束后，将反应液冷却至室温后，转移至离心管中离心1h，将离心沉淀物溶于四氢呋喃中，再离心分离40min，如此反复3次，以除去残余的甲基丙烯酸缩水甘油酯单体、季铵盐1227和未接枝在蒙脱土表面的PGMA，最后，将离心沉淀物用无水乙醇洗涤5次，在90℃下干燥10h，即得到PGMA接枝改性的蒙脱土，作为改性阻燃协效剂备用；
步骤3、然后制备改性碳纤维：
(1)碳纤维的预处理：将碳纤维在40℃的甲苯中浸泡24h，再用去离子水反复洗涤多次，于70℃下干燥5h，得到预处理后的碳纤维；
(2)碳纤维的氧化处理：将预处理后的碳纤维在100℃的浓硝酸中反应4h，浓硝酸的用量以将碳纤维完全淹没为宜，待反应结束后，用去离子水洗涤表面被氧化的碳纤维至pH值为6～7，于70℃下干燥5h，得到改性碳纤维；
步骤4、按照配方比例，然后将经过真空干燥后的PET、PE-g-GMA、改性碳纤维、改性无卤阻燃剂、改性阻燃协效剂与抗氧剂168、润滑剂液体石蜡和抗水解剂聚碳化二亚胺置于高速混合机中混合均匀，得到混合料；
步骤5、然后将混合料加入转矩流变仪中进行熔融，熔融的温度为260℃，转子转速为55r/min，熔融的时间为10min；
步骤6、最后将熔融后的混合料热压成型，热压温度为260℃，熔融的时间为7min，热压的时间为15min，保温的时间为10min，得到无卤阻燃增强PET复合材料。
实施例3
一种无卤阻燃增强PET复合材料，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002712494410000101
Figure BDA0002712494410000111
其中，改性无卤阻燃剂为三聚氰胺磷酸盐与季戊四醇的复配物，改性阻燃协效剂为PGMA(聚甲基丙烯酸缩水甘油酯)接枝改性的蒙脱土，改性碳纤维为经过氧化处理的碳纤维。
该无卤阻燃增强PET复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、制备改性无卤阻燃剂：
(1)三聚氰胺磷酸盐的合成：称取33份苯乙基磷酸置于500mL圆底烧瓶中，再加入300份去离子水，升温至100℃，再加入23份三聚氰胺，在磁力搅拌下保温1.5h，然后经过冷却、过滤，干燥，得三聚氰胺磷酸盐；
(2)改性无卤阻燃剂的复配：按质量比3:4，将制得的三聚氰胺磷酸盐(MP)与季戊四醇复配备用；
步骤2、然后制备改性阻燃协效剂：
(1)蒙脱土的处理：将15份蒙脱土置于400份去离子水中，超声振动1.5h以扩大蒙脱土的层间距，经去离子水多次重复洗涤并过滤后，在90℃烘箱中干燥10h，得到蒙脱土，备用；
(2)PGMA接枝改性的蒙脱土制备：在500mL四口烧瓶中加入6份步骤(1)得到的蒙脱土和250份去离子水，在35rpm的转速下机械搅拌11h，然后在反应体系中鼓入N2以形成N2气氛，继续搅拌1.5h后在反应体系中加入10份甲基丙烯酸缩水甘油酯单体和5份季铵盐1827，持续搅拌1h，然后在70℃下加入0.07份过硫酸钾，反应1h后，在四口烧瓶上的恒压滴液漏斗中继续缓慢匀速滴入20份甲基丙烯酸缩水甘油酯单体，3h内滴完后，继续反应40min，反应结束后，将反应液冷却至室温后，转移至离心管中离心1h，将离心沉淀物溶于四氢呋喃中，再离心分离40min，如此反复3次，以除去残余的甲基丙烯酸缩水甘油酯单体、季铵盐1827和未接枝在蒙脱土表面的PGMA，最后，将离心沉淀物用无水乙醇洗涤5次，在100℃下干燥12h，即得到PGMA接枝改性的蒙脱土，作为改性阻燃协效剂备用；
步骤3、然后制备改性碳纤维：
(1)碳纤维的预处理：将碳纤维在35℃的丙酮中浸泡20h，再用去离子水反复洗涤多次，于80℃下干燥4h，得到预处理后的碳纤维；
(2)碳纤维的氧化处理：将预处理后的碳纤维在90℃的浓硫酸中反应3h，浓硫酸的用量以将碳纤维完全淹没为宜，待反应结束后，用去离子水洗涤表面被氧化的碳纤维至pH值为6～7，于80℃下干燥4h，得到改性碳纤维；
步骤4、按照配方比例，然后将经过真空干燥后的PET、SGMA、改性碳纤维、改性无卤阻燃剂、改性阻燃协效剂与抗氧剂三(壬基苯基)亚磷酸酯、润滑剂PETS和抗水解剂N,N'-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺置于高速混合机中混合均匀，得到混合料；
步骤5、然后将混合料加入转矩流变仪中进行熔融，熔融的温度为260℃，转子转速为60r/min，熔融的时间为10min；
步骤6、最后将熔融后的混合料热压成型，热压温度为263℃，熔融的时间为7min，热压的时间为12min，保温的时间为12min，得到无卤阻燃增强PET复合材料。
实施例4
一种无卤阻燃增强PET复合材料，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002712494410000121
Figure BDA0002712494410000131
其中，改性无卤阻燃剂为三聚氰胺磷酸盐与季戊四醇的复配物，改性阻燃协效剂为PGMA(聚甲基丙烯酸缩水甘油酯)接枝改性的蒙脱土，改性碳纤维为氧化处理的碳纤维。
该无卤阻燃增强PET复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、制备改性无卤阻燃剂：
(1)三聚氰胺磷酸盐的合成：称取35份苯乙基磷酸置于500mL圆底烧瓶中，再加入300份去离子水，升温至100℃，再加入25份三聚氰胺，在磁力搅拌下保温1.5h，然后经过冷却、过滤，干燥，得三聚氰胺磷酸盐；
(2)改性无卤阻燃剂的复配：按质量比2:3，将制得的三聚氰胺磷酸盐(MP)与季戊四醇复配备用；
步骤2、然后制备改性阻燃协效剂：
(1)蒙脱土的处理：将25份蒙脱土置于500份去离子水中，超声振动1h以扩大蒙脱土的层间距，经去离子水多次重复洗涤并过滤后，在100℃烘箱中干燥12h，得到蒙脱土，备用；
(2)PGMA接枝改性的蒙脱土制备：在500mL四口烧瓶中加入8份步骤(1)得到的蒙脱土和300份去离子水，在40rpm的转速下机械搅拌11h，然后在反应体系中鼓入N2以形成N2气氛，继续搅拌2h后在反应体系中加入10份甲基丙烯酸缩水甘油酯单体和5份季铵盐1227，持续搅拌1h，然后在80℃下加入0.08份过硫酸铵，反应1h后，在四口烧瓶上的恒压滴液漏斗中继续缓慢匀速滴入23份甲基丙烯酸缩水甘油酯单体，3h内滴完后，继续反应40min，反应结束后，将反应液冷却至室温后，转移至离心管中离心1h，将离心沉淀物溶于四氢呋喃中，再离心分离40min，如此反复3次，以除去残余的甲基丙烯酸缩水甘油酯单体、季铵盐1227和未接枝在蒙脱土表面的PGMA，最后，将离心沉淀物用无水乙醇洗涤5次，在100℃下干燥12h，即得到PGMA接枝改性的蒙脱土，作为改性阻燃协效剂备用；
步骤3、然后制备改性碳纤维：
(1)碳纤维的预处理：将碳纤维在35℃的二甲苯中浸泡24h，再用去离子水反复洗涤多次，于70℃下干燥5h，得到预处理后的碳纤维；
(2)碳纤维的氧化处理：将预处理后的碳纤维在110℃的浓硝酸中反应5h，浓硝酸的用量以将碳纤维完全淹没为宜，待反应结束后，用去离子水洗涤表面被氧化的碳纤维至pH值为6～7，于70℃下干燥5h，得到改性碳纤维；
步骤4、按照配方比例，然后将经过真空干燥后的PET、POE-g-MAH、改性碳纤维、改性无卤阻燃剂、改性阻燃协效剂与抗氧剂168、润滑剂聚乙烯蜡和抗水解剂聚碳化二亚胺置于高速混合机中混合均匀，得到混合料；
步骤5、然后将混合料加入转矩流变仪中进行熔融，熔融的温度为265℃，转子转速为55r/min，熔融的时间为12min；
步骤6、最后将熔融后的混合料热压成型，热压温度为265℃，熔融的时间为5min，热压的时间为12min，保温的时间为12min，得到无卤阻燃增强PET复合材料。
实施例5
一种无卤阻燃增强PET复合材料，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002712494410000151
其中，改性无卤阻燃剂为三聚氰胺磷酸盐与酚醛树脂的复配物，改性阻燃协效剂为PGMA(聚甲基丙烯酸缩水甘油酯)接枝改性的蒙脱土，改性碳纤维为经过氧化处理的碳纤维。
该无卤阻燃增强PET复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、制备改性无卤阻燃剂：
(1)三聚氰胺磷酸盐的合成：称取30份苯乙基磷酸置于500mL圆底烧瓶中，再加入300份去离子水，升温至95℃，再加入20份三聚氰胺，在磁力搅拌下保温1.5h，然后经过冷却、过滤，干燥，得三聚氰胺磷酸盐；
(2)改性无卤阻燃剂的复配：按质量比3:4，将制得的三聚氰胺磷酸盐(MP)与酚醛树脂复配备用；
步骤2、然后制备改性阻燃协效剂：
(1)蒙脱土的处理：将21份蒙脱土置于500份去离子水中，超声振动1.5h以扩大蒙脱土的层间距，经去离子水多次重复洗涤并过滤后，在100℃烘箱中干燥10h，得到蒙脱土，备用；
(2)PGMA接枝改性的蒙脱土制备：在500mL四口烧瓶中加入6份步骤(1)得到的蒙脱土和230份去离子水，在30rpm的转速下机械搅拌11h，然后在反应体系中鼓入N2以形成N2气氛，继续搅拌1.5h后在反应体系中加入10份甲基丙烯酸缩水甘油酯单体和5份季铵盐1827，持续搅拌1h，然后在70℃下加入0.06份过硫酸钾，反应1h后，在四口烧瓶上的恒压滴液漏斗中继续缓慢匀速滴入20份甲基丙烯酸缩水甘油酯单体，3h内滴完后，继续反应40min，反应结束后，将反应液冷却至室温后，转移至离心管中离心1h，将离心沉淀物溶于四氢呋喃中，再离心分离40min，如此反复3次，以除去残余的甲基丙烯酸缩水甘油酯单体、季铵盐1827和未接枝在蒙脱土表面的PGMA，最后，将离心沉淀物用无水乙醇洗涤5次，在100℃下干燥12h，即得到PGMA接枝改性的蒙脱土，作为改性阻燃协效剂备用；
步骤3、然后制备改性碳纤维：
(1)碳纤维的预处理：将碳纤维在35～40℃的甲苯中浸泡20～24h，再用去离子水反复洗涤多次，于70℃下干燥5h，得到预处理后的碳纤维；
(2)碳纤维的氧化处理：将预处理后的碳纤维在80～110℃的浓硝酸中反应2～5h，浓硝酸的用量以将碳纤维完全淹没为宜，待反应结束后，用去离子水洗涤表面被氧化的碳纤维至pH值为6～7，于70℃下干燥5h，得到改性碳纤维；
步骤4、按照配方比例，然后将经过真空干燥后的PET、SGMA、改性碳纤维、改性无卤阻燃剂、改性阻燃协效剂与抗氧剂1010、润滑剂PETS和抗水解剂N,N'-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺置于高速混合机中混合均匀，得到混合料；
步骤5、然后将混合料加入转矩流变仪中进行熔融，熔融的温度为265℃，转子转速为60r/min，熔融的时间为15min；
步骤6、最后将熔融后的混合料热压成型，热压温度为265℃，熔融的时间为5min，热压的时间为15min，保温的时间为10min，得到无卤阻燃增强PET复合材料。
对比例
普通PET复合材料，包括如下重量份的原料：
Figure BDA0002712494410000171
该普通PET复合材料的制备方法，包括如下步骤：
步骤1、按照配方比例，然后将经过真空干燥后的PET、增韧剂ABS与抗氧剂1010、润滑剂液体石蜡和抗水解剂聚碳化二亚胺置于高速混合机中混合均匀，得到混合料；
步骤2、然后将混合料加入转矩流变仪中进行熔融，熔融的温度为265℃，转子转速为60r/min，熔融的时间为15min；
步骤3、最后将熔融后的混合料热压成型，热压温度为260℃，熔融的时间为5min，热压的时间为15min，保温的时间为10min，得到对比例普通PET复合材料。
实验例
分别将实施例1～5制备得到的无卤阻燃增强PET复合材料以及对比例制备得到的普通PET复合材料进行裁样，得到哑铃型拉伸试样与长条形冲击试样，将各实施例和对比例得到的试样分别进行拉伸性能测试(GB/T1040.2-2006)、冲击性能测试(GB/T1043.1-2008)、垂直燃烧和极限氧指数测试，测试结果见表1。
表1无卤阻燃增强PET复合材料的性能测试结果
Figure BDA0002712494410000181
从表1可以看出，本发明制得的无卤阻燃增强PET复合材料，不仅具有良好的阻燃性能，达到UL94V-0级，还具有较强的冲击强度和拉伸强度，所制得的PET复合材料无毒、无烟，满足阻燃领域的使用要求。
上述实施例并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (5)

1.一种无卤阻燃增强PET复合材料，其特征在于：包括如下重量份的原料：
PET 70~80份
增韧剂 20~30份
改性无卤阻燃剂 15~20份
改性阻燃协效剂 3~8份
改性碳纤维 5~10份
抗氧剂 0.1~0.5份
润滑剂 0.2~1份
抗水解剂 0.1~0.5份
所述改性无卤阻燃剂为三聚氰胺磷酸盐与有机碳源的复配物，所述改性阻燃协效剂为PGMA接枝改性的蒙脱土，所述改性碳纤维为经过氧化处理的碳纤维；所述增韧剂为乙烯-辛烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、聚乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物、苯乙烯接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚物和乙烯辛烯接枝马来酸酐共聚物中的至少一种；所述改性无卤阻燃剂中三聚氰胺磷酸盐与有机碳源按质量比2:3~3:4复配而成，所述有机碳源为季戊四醇、乙二醇和酚醛树脂中的至少一种；
其中，所述改性无卤阻燃剂的制备方法为：
（1）三聚氰胺磷酸盐的合成：称取25~35 份苯乙基磷酸，加入到200~300 份去离子水中，升温至95~100℃，再加入18~25 份三聚氰胺，在磁力搅拌下保温1.5~2 h，然后经过冷却、过滤，干燥，得所述三聚氰胺磷酸盐；
（2）所述改性无卤阻燃剂的复配：按质量比2:3~3:4，将制得的三聚氰胺磷酸盐与有机碳源复配备用；
所述改性阻燃协效剂的制备方法为：
（1）蒙脱土的处理：将15~25 份蒙脱土置于400~500 份去离子水中，超声振动1~1.5h以扩大蒙脱土的层间距，经去离子水多次重复洗涤并过滤后，在90~100℃烘箱中干燥10~12h，得到所述蒙脱土，备用；
（2）PGMA接枝改性的蒙脱土制备：将5~10份步骤（1）得到的蒙脱土加入到200~300 份去离子水中，在30~40 rpm的转速下机械搅拌10~12 h，然后在反应体系中鼓入N2以形成N2气氛，继续搅拌1~2ｈ后在反应体系中加入8~15份甲基丙烯酸缩水甘油酯单体和5~10份季铵盐类乳化剂，持续搅拌1h，然后在70~80℃下加入0.06~0.09 份引发剂，反应1~2 h后，继续缓慢匀速滴入18 ~23 份甲基丙烯酸缩水甘油酯单体，2~3 h内滴完后，继续反应40~50 min，反应结束后，将反应液冷却至室温后，转移至离心管中离心1~1.5 h，将离心沉淀物溶于四氢呋喃中，再离心分离40~50 min，如此反复3次，以除去残余的甲基丙烯酸缩水甘油酯单体、季铵盐类乳化剂和未接枝在蒙脱土表面的PGMA，最后，将离心沉淀物用无水乙醇洗涤3~5次，在90~100℃下干燥10~12 h，即得到PGMA接枝改性的蒙脱土，作为所述改性阻燃协效剂备用；
所述季铵盐类乳化剂为双十二烷基二甲基-γ-双季铵盐、十八烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵和十八烷基二甲基苄基氯化铵中的至少一种，所述引发剂为过硫酸钾和过硫酸铵中的至少一种；
所述改性碳纤维的制备方法，包括以下步骤：
（1）碳纤维的预处理：将碳纤维在35~40℃的溶剂中浸泡20~24 h，再用去离子水反复洗涤多次，于70~80℃下干燥4~5h，得到预处理后的碳纤维；
（2）碳纤维的氧化处理：将预处理后的碳纤维在80~110℃的强氧化剂中反应2~5 h，待反应结束后，用去离子水洗涤表面被氧化的碳纤维至pH值为6~7，于70~80℃下干燥4~5h，得到所述改性碳纤维；
所述强氧化剂为硫酸、硝酸、次氯酸和高锰酸钾中的一种或多种以任意混合比混合而成，所述溶剂为丙酮、甲苯和二甲苯中的一种或多种以任意混合比混合而成。
2.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃增强PET复合材料，其特征在于：所述抗氧剂为四[β-（3,5-二叔丁基-4-羟基苯基）丙酸]季戊四醇酯、三(壬基苯基)亚磷酸酯、三[2,4-二叔丁基苯基]亚磷酸酯和2,5-二特丁基对苯二酚中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃增强PET复合材料，其特征在于：所述润滑剂为天然石蜡、季戊四醇硬脂酸酯、聚乙烯蜡、液体石蜡和微晶石中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种无卤阻燃增强PET复合材料，其特征在于：所述抗水解剂为N,N'-二(2,6-二异丙基苯基)碳二亚胺和聚碳化二亚胺中的至少一种。
5.如权利要求1所述的一种无卤阻燃增强PET复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、先制备所述改性无卤阻燃剂；
步骤2、然后制备所述改性阻燃协效剂；
步骤3、然后制备所述改性碳纤维；
步骤4、按照配方比例，然后将PET、增韧剂、改性碳纤维、改性无卤阻燃剂、改性阻燃协效剂、抗氧剂、润滑剂和抗水解剂置于高速混合机中混合均匀，得到混合料；
步骤5、然后将所述混合料加入转矩流变仪中进行熔融，熔融的温度为260~265℃，转子转速为50~60 r/min，熔融的时间为10~15min；
步骤6、最后将熔融后的混合料热压成型，热压温度为260~265℃，熔融的时间为5~7min，热压的时间为10~15 min，保温的时间为10~15 min，得到所述无卤阻燃增强PET复合材料。
CN202011061418.5A 2020-09-30 2020-09-30 一种无卤阻燃增强pet复合材料及其制备方法 Active CN112126201B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011061418.5A CN112126201B (zh) 2020-09-30 2020-09-30 一种无卤阻燃增强pet复合材料及其制备方法
PCT/CN2021/119219 WO2022068621A1 (zh) 2020-09-30 2021-09-18 一种无卤阻燃增强pet复合材料及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011061418.5A CN112126201B (zh) 2020-09-30 2020-09-30 一种无卤阻燃增强pet复合材料及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112126201A CN112126201A (zh) 2020-12-25
CN112126201B true CN112126201B (zh) 2022-07-12

Family

ID=73843472

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011061418.5A Active CN112126201B (zh) 2020-09-30 2020-09-30 一种无卤阻燃增强pet复合材料及其制备方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN112126201B (zh)
WO (1) WO2022068621A1 (zh)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112126201B (zh) * 2020-09-30 2022-07-12 黎明职业大学 一种无卤阻燃增强pet复合材料及其制备方法
CN114656766A (zh) * 2022-04-12 2022-06-24 江南大学 一种高阻隔绿色包装材料及其制备方法
CN114605833B (zh) * 2022-04-14 2023-02-03 安徽大学 一种阻燃导热型硅橡胶胶料及其制备方法
CN114685896B (zh) * 2022-04-25 2023-07-25 杭州泰德机电有限公司 一种高抗拉伸阻燃耐热mpp管材的制备方法
CN115233492A (zh) * 2022-05-30 2022-10-25 浙江金昌特种纸股份有限公司 一种高效低烟无卤阻燃纸及其制备方法
CN114933787A (zh) * 2022-06-01 2022-08-23 宁波金富亮塑料科技有限公司 一种哑光pet改性材料及其制备方法
CN115093684B (zh) * 2022-06-08 2023-05-02 青岛普诺恩生物科技有限公司 一种提高熔体强度的改性降解材料及其制备方法
CN114854120B (zh) * 2022-06-09 2022-12-13 广东安拓普聚合物科技有限公司 一种耐高温、耐磨基站用光缆材料
CN115141475B (zh) * 2022-07-14 2024-05-03 温州科尔新材料有限公司 一种遮光阻燃pc复合材料及其制备工艺
CN115109403B (zh) * 2022-08-08 2023-09-26 温州科尔新材料有限公司 一种高强度耐磨pc材料及其制备工艺
CN115322530B (zh) * 2022-08-10 2023-07-11 江阴市龙山合成材料有限公司 一种无卤阻燃的增强型pbt及其加工工艺
CN115368716B (zh) * 2022-10-08 2023-08-15 东莞市帝泰新材料有限公司 一种高效阻燃的塑料制备方法
CN115612210B (zh) * 2022-12-16 2023-03-14 汕头市精通实业有限公司 一种适用于有机硅产品外包装的环保型高韧性聚烯烃组合物及其制备方法
CN115970648B (zh) * 2023-03-17 2023-05-09 寿光富康制药有限公司 一种用于污水处理的碳材料及其制备方法
CN116355318A (zh) * 2023-04-06 2023-06-30 安徽冠泓塑业有限公司 耐磨耐刮擦汽车塑料件造粒专用料的加工工艺
CN116283108B (zh) * 2023-04-14 2023-09-26 盐城市福奇混凝土有限公司 一种粉煤灰透水混凝土及其制备方法
CN116731430B (zh) * 2023-07-11 2023-12-15 安徽达盛塑业科技有限公司 一种耐冲击型塑料及其制备方法
CN117004188A (zh) * 2023-07-27 2023-11-07 同宇新材料(广东)股份有限公司 一种高压设备用增强型环氧树脂组合物及其制备方法
CN117004173B (zh) * 2023-08-30 2024-03-19 浙江万赛汽车零部件股份有限公司 一种改性酚醛树脂刹车片中的生产工艺
CN117700915A (zh) * 2023-11-02 2024-03-15 上海鑫亮塑胶制品股份有限公司 一种哑光环保型pp复合材料及其加工工艺
CN117645751B (zh) * 2024-01-30 2024-04-16 河南云瀚实业有限公司 一种耐高温、抗铜导体氧化紫外辐照交联聚乙烯绝缘料及其制备方法
CN117903579A (zh) * 2024-03-18 2024-04-19 佛山市奥川顺新材料实业有限公司 一种改性pet膜材料及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1974659A (zh) * 2002-12-20 2007-06-06 伊斯曼化学公司 用于压延的阻燃聚酯组合物、阻燃薄膜或者片及其生产方法
CN104592553A (zh) * 2014-12-31 2015-05-06 贵州省材料产业技术研究院 复合阻燃剂及其制备方法
CN106245319A (zh) * 2016-08-11 2016-12-21 西北工业大学 一种碳纤维的表面改性方法
CN108659273A (zh) * 2018-04-28 2018-10-16 李侠 一种高阻燃高强度天然橡胶复合材料
CN110055613A (zh) * 2019-04-11 2019-07-26 中科纺织研究院（青岛）有限公司 一种丹皮酚涤纶切片纤维及其制备方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007519802A (ja) * 2004-12-29 2007-07-19 エルジー・ケム・リミテッド 難燃性のグリコール変性ポリエチレンテレフタレートフィルム
CN101928430B (zh) * 2010-10-14 2012-06-13 北京东方绿达科技发展有限责任公司 一种新型阻燃材料及其制备方法
CN104419149A (zh) * 2013-09-05 2015-03-18 青岛欣展塑胶有限公司 碳纤维增强和环保阻燃的pbt/pet合金
CN103613913B (zh) * 2013-11-13 2016-01-20 华东理工大学 一种无卤阻燃热塑性聚酯弹性体材料及其制备方法
CN104693720A (zh) * 2013-12-04 2015-06-10 青岛佳亿阳工贸有限公司 磷氮无卤阻燃改性pc/pet复合材料及其制备方法
CN103834150A (zh) * 2014-03-12 2014-06-04 北京崇高纳米科技有限公司 一种用于生产啤酒瓶的材料组合物与该啤酒瓶的生产方法
CN104231568B (zh) * 2014-08-27 2016-04-27 上海日之升新技术发展有限公司 高灼热丝高cti超韧阻燃pbt/pc合金材料及其制备方法
CN112126201B (zh) * 2020-09-30 2022-07-12 黎明职业大学 一种无卤阻燃增强pet复合材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1974659A (zh) * 2002-12-20 2007-06-06 伊斯曼化学公司 用于压延的阻燃聚酯组合物、阻燃薄膜或者片及其生产方法
CN104592553A (zh) * 2014-12-31 2015-05-06 贵州省材料产业技术研究院 复合阻燃剂及其制备方法
CN106245319A (zh) * 2016-08-11 2016-12-21 西北工业大学 一种碳纤维的表面改性方法
CN108659273A (zh) * 2018-04-28 2018-10-16 李侠 一种高阻燃高强度天然橡胶复合材料
CN110055613A (zh) * 2019-04-11 2019-07-26 中科纺织研究院（青岛）有限公司 一种丹皮酚涤纶切片纤维及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022068621A1 (zh) 2022-04-07
CN112126201A (zh) 2020-12-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112126201B (zh) 一种无卤阻燃增强pet复合材料及其制备方法
CN113121885B (zh) 一种阻燃剂、阻燃pla复合材料及其制备方法
CN115368716B (zh) 一种高效阻燃的塑料制备方法
CN111732607B (zh) 含磷氮硼的羧酸化合物、其制备方法及阻燃环氧树脂的制备方法及应用
CN112538252A (zh) 一种透明耐水解耐候的无卤阻燃聚碳酸酯复合材料
CN110922518A (zh) 一种耐水膨胀型阻燃剂及其制备方法与应用
CN102040810A (zh) 一种pbt工程塑料、其制备方法和应用
CN111825962A (zh) 以改性复合碳材增强强度与导热性的pbt复合材料及其制备方法
CN111548622A (zh) 一种低吸水率高尺寸稳定性pa/pe共混合金及其制备方法
CN113621178B (zh) 纳米金属氢氧化物无卤阻燃剂及其复合材料的制备方法
CN116144158B (zh) 一种耐高温阻燃pc/abs复合材料及其制备方法
CN111704761A (zh) 一种交联聚乙烯绝缘电缆料及其制备方法
CN116622088A (zh) 一种含氮磷石墨烯协效阻燃剂及其制备方法和应用
CN113930061A (zh) 一种pc/pbt组合物及其制备方法
CN113372471B (zh) 一种磷氧化环氧弹性体及阻燃复合材料
CN111793338B (zh) 一种复配型无卤阻燃植物纤维增强聚乳酸材料及其制备方法
CN113896988A (zh) 一种无烟阻燃防水电缆料
CN103450647B (zh) 一种聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料及其制备方法和应用
CN115197550A (zh) 一种耐水解的聚酯树脂组合物及其制备方法
CN113512301A (zh) 一种功能化石墨烯改性聚丙烯木塑板及其制备方法
CN114479407A (zh) 薄壁阻燃聚碳酸酯材料及其制备方法
CN111171530A (zh) 一种聚丁二酸丁二醇酯双基协效阻燃复合材料及其制备方法
CN110698805A (zh) 一种改性阻燃工程塑料
CN116655964B (zh) 一种高耐候高刚性聚酰胺复合材料及其制备工艺
CN116199966B (zh) 阻燃电缆料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant